近50 a气候变化背景下青藏高原冰川和湖泊变化

论文综述了近年来青藏高原冰川和湖泊变化研究取得的成果,并特别着重于冰川和湖泊变化的相互关系论述。在全球变暖背景下,近几十年青藏高原冰川以退缩为主,湖泊水量以增加为主。论文一方面对青藏高原冰川末端退缩、冰川面积和冰川储量变化方面的研究成果进行了综合分析,探讨了冰川变化的时空特征;另一方面从湖泊面积和水位与水量变化探讨了湖泊变化的时空规律。结果表明青藏高原冰川退缩的幅度总体上呈从青藏高原外缘向内陆呈减小的变化态势,受冰川融水补给比较大的湖泊近期面积扩张、水位上升明显。最后指出了青藏高原冰川、湖泊变化研究中存在的问题及今后的发展趋势。     

1973-2018年布喀达坂峰地区前进冰川遥感监测

冰川跃动是冰川动力不稳定性的表现,影响着全球约1%的冰川。基于1973-2018年208景Landsat MSS/TM/ETM+/OLI遥感影像,对布喀达坂峰地区不同时期前进冰川进行遥感识别。结果表明：（1）1973-2018年布喀达坂峰地区共有7条冰川发生过前进,其中冰川末端快速退缩型冰川有3条,冰川末端波动前进型和冰川末端稳定型冰川各有2条。莫诺马哈冰川和5Y542H0020冰川可能为跃动冰川,且前者正处于跃动阶。（2）近45年间布喀达坂峰地区7条冰川共出现过25次前进现象,各条冰川发生前进次数均多于（含）2次;前进冰川发生时间主要集中于2000s（7次）和1970s（6次）。该地区冰川在各月份均发生过前进现象,推断该地区前进冰川属斯瓦尔巴型。布喀达坂峰地区冰川前进无明显规律,大多数冰川两次前进时间间隔为10年左右。（3）布喀达坂峰地区冰川前进可能受热控和水控机理共同作用,单一的气候变化尚难以解释其变化机理。     

祁连山七一冰川融水化学组成及演化特征

2006-06～2006-07在祁连山七一冰川采集冰川冰、冰面融水、侧碛河及冰川融水径流样,分析了样品中主要可溶离子浓度、pH及电导率.结果表明,所有样品的pH介于8.05～8.79之间,电导率分布在32.4～134.4 μS·cm-1之间.不同水体中主要可溶离子浓度顺序为:冰面融水＜侧碛河＜七一冰川水文总汇点,水化学类型也由HCO3-Ca2 型演化为(HCO3 SO2-)-(Ca2 Mg2 )型.几乎所有样品中主要可溶阴、阳离子浓度序列为:HCO3＞SO2-4＞CI-＞NO-3,Ca2 ＞Mg2 ＞Na ＞K ,以碳酸盐风化产物为主,也有部分硫酸盐贡献.由于受到各种物理化学因素影响,在水岩作用过程中MG2 和K 浓度增加速率大于Ca2 和Na ,不同于其在地壳中的丰度.七一冰川区融水中离子浓度空间变化主要受水岩作用时间控制,气温影响下的冰川消融量的大小是水化学时间变化的主要控制因素.     

2000 — 2018年哈尔里克山冰川高程遥感变化分析

冰川高程变化是冰川形态变化的重要特征之一,能为推算冰川体积变化及物质平衡提供基本参数。利用Sentinel-1A雷达数据,与SRTM数据进行差分干涉,得到2000—2018年哈尔里克山冰川高程变化结果。为进一步提高监测结果的可靠性,以裸地区域的高程变化量作为系统误差修正值,对冰川高程变化结果进行第一次优化。由于差分干涉结果受地形影响较大,为降低地形因素对高程变化的影响,分析地形因子与高程变化标准差之间的关系,去除标准差过大的冰川区域,提高冰川高程变化可靠性,对冰川高程变化结果进行第二次优化,并在此基础上进行精度评定。结果表明：过去18年来,哈尔里克山冰川高程平均下降(8.74±0.14) m;分析冰川高程变化的空间差异性,发现西北部冰川高程减少程度较东南部小;分析冰川高程变化与海拔的关系,发现总体上冰川高程下降程度随海拔升高而减小。     

气候变暖背景下典型冰川储量变化及其特征 ——以天山乌鲁木齐河源1号冰川为例

冰储量变化与冰川水资源变化及其对河川径流的贡献有密切关系。论文以天山乌鲁木齐河源1号冰川为例,基于雷达测厚、冰川测图等多年实测资料,通过GIS技术,计算出该冰川不同时期的储量值,并对其变化特征进行分析。结果表明,乌鲁木齐河源1号冰川1962、1981、1986、2001和2006年的储量分别为10 736.7×10⁴、10 296.2×10⁴、9 989.4×10⁴ m³、8 797.9×10⁴和8 115.0×10⁴ m³。1962-2006年44 a间,在气候变暖背景下,冰储量亏损24.4%,厚度减薄12.1%,面积减小14.0%,最大长度缩短7.6%,且均呈加速趋势。1981年之前,冰川面积和长度的减小是造成冰储量减少的主要原因;1981-2001年,冰川厚度、面积、长度的减小共同造成储量的减少,面积的缩小仍是主导因素;2001年以后,冰川厚度的减薄成为冰储量减少的主要因素。     

基于LiDAR、SRTM DEM的祁连山黑河流域十一冰川2000-2012年物质平衡估算

以祁连山黑河流域十一冰川为例,利用机载三维激光扫描数据（Light Detection And Ranging, LiDAR）和SRTM DEM数据,在LiDAR点云数据预处理、高程数据配准、校正、误差评估的基础上,建立基于大地测量法的冰川物质平衡计算流程。表明：2000-2012年十一冰川冰面高程变化为-7.47±0.92βm,变化率为-0.62±0.08 m·a^-1,估算十一冰川的年均物质平衡为 -0.53±0.07βm w.e.,累积物质平衡为-6.35±0.78βm w.e.,折合水当量约为（330.4±40.8）×10^4βm³;与其他典型监测冰川物质平衡进行对比和分析,论证了估算结果的可靠性;LiDAR数据具有非常高的精度和空间分辨率,目前关于其在冰川物质平衡研究中的应用很少,论文尝试将其应用于冰川物质平衡变化研究中,具有广阔的发展前景。     

冰川水资源资产负债表编制实践

冰川是自然资源重要组分。因受认知所限,当前水资源资产负债表编制中尚缺乏对冰川资源的考虑。参考水资源资产负债表编制案例,结合冰川水资源自身特征,构建了冰川水资源资产负债表。研究表明：冰川水资源的独特性使其资产负债核算与其他类型水资源存在差异;冰川水资源资产包括水量资产和水域资产,即冰川冰储量和冰川融水径流量,冰川面积和冰川融水水域面积;冰川水资源负债主要来源于人类活动造成的冰川水资源消退和过耗、冰川融水环境损害和由此导致的冰川水资源服务衰退。青藏高原大江大河源区是冰川水资源负债区,而其负债却成为中下游的收益。应建立国家或下游为主导的水资源补偿机制,以冰川水资源流量变化为依据,统筹管理青藏高原大江大河源区流域水资源,适度对源区进行冰川水资源价值补偿。     

1959-2008年乌鲁木齐河源1号冰川融水径流变化及其原因

采用数理统计、 Morlet小波分析和Mann-Kendall突变检验对乌鲁木齐河源1号冰川1959-2008年径流序列进行分析,揭示了冰川融水径流的变化趋势、 周期特征和突变特性,并对径流与气候、 冰川变化关系进行了探讨。结果表明:乌鲁木齐河源1号冰川近50 a来径流增加趋势显著,特别是在1993年发生突变后,平均径流较1993年前增加了69.4%。径流序列第一主周期为15 a,第二主周期为6 a。在13~16 a时间尺度上看,1号冰川融水径流在未来的几年将继续保持偏多趋势,但是从5~7 a和超长期时间尺度上看则相反。冰川融水径流与冰川物质平衡、 年均气温、 消融期气温及年降水量存在良好的瞬时响应关系,其中消融期气温的振动对冰川融水径流振动能量贡献最大,在气温超过2 ℃时,径流将加速增长。物质平衡变化100 mm可引起河流径流变化22.9×10⁴ m³,1号冰川过去50 a累积物质平衡为-13 693 mm,相当于额外补给河流径流量3 135.7×10⁴ m³,约是年径流量的16.1倍。     

瑞典北部的冰川体积平衡与冰芯记录

冰川体积平衡与冰芯的联合研究可以提供详细的当前与过去气候变化信息，在这项研究中根据当前气候与冰川动变化状况分析了一段取自瑞典北部产马冰川(Marmaglaciaren)形成于小冰河期（1600－1900）的27.5m长的冰芯，当前增长的堆积率意味着北斯堪的纳维亚山区与本世纪早期相比气候上海洋性影响越来越多，受强烈的东西气候梯度和本地气候变化影响，冰川在当前变化上表现得各不相同，山脉西部块状冰川的增长幅度较大，而东部冰川地过去十年中体积并未增加，因为它们的体积主要由夏温度控制，而这个因素没有变化，当过去的气候变化由气候梯度的变化和海洋性与大陆性气候界线的东西移动体现时，我们在东部冰川中就拥有了非常好的具体代表性的温度记录资料，在马尔马冰川取样前利用雷达对35个瑞典冰川进行了温度分布测量，被调查的冰川中有43％在80－120m深处发现了干冰，如低于冰点的冰，因此在其它瑞黄冰川中寻找有用的古记录的可能性是非常好的。     

近50a来中国阿尔泰山冰川变化——基于中国第二次冰川编目成果

利用"中国冰川资源及其变化调查"项目最新冰川编目成果和中国第一次冰川编目结果,对中国阿尔泰山冰川近50 a变化进行分析。结果表明,1960至2009年期间,中国阿尔泰山地区冰川普遍退缩,冰川数量、面积与冰储量分别减少116条、104.61 km²和6.19 km³。与中国其他山系冰川变化相比,阿尔泰山冰川面积年平均减少率最大,是冰川退缩最强烈的地区。阿尔泰山冰川在各个朝向均呈退缩趋势,其中朝北向冰川条数与面积减少大于其他朝向,朝西向冰川变化最小。2 400~2 600 m、2 600~2 800 m和3 000~3 200 m三个海拔区间冰川条数和面积均呈减少趋势,其中2 600~2 800 m冰川退缩最为显著。冰川变化呈现出区域差异性,布尔津河流域冰川数量和面积减少最多,但在其他流域冰川条数减少与面积减少并没有保持一致性,小冰川大规模退缩(或消失)是导致阿尔泰山地区冰川变化区域差异的主要原因。阿尔泰山地区冰川退缩与气候变化关系密切。对研究区4个气象台站5-9月平均气温和10-4月降水变化分析表明,自1960年代以来,阿尔泰山地区5-9月平均气温显著上升,气温上升导致的冰川消融在一定程度上抵消了固态降水增加对冰川的补给。     

长江源区各拉丹冬峰雪冰中微粒季节变化及其环境意义

分析了长江源区各拉丹冬峰冰川区不同海拔采集的3个雪坑SP1、SP2和SP3样品中δ18O、不溶微粒数量浓度及主要离子浓度,以探讨本研究区域雪冰微粒含量变化及其来源.结果显示,不同粒径微粒含量变化趋势一致,3个雪坑中细微粒含量分别占总微粒的88%、78%、86%.中微粒分别占10%、19%、11%;不同粒径微粒数量浓度之间的相关系数均达0.9以上(置信度可达99%),具有良好的相关性.雪冰中不溶微粒浓度同Ca2 、Mg2 、SO2-4一样,具有明显的季节波动.非季风期微粒浓度要高于季风期2～4倍.3个雪坑非季风期微粒通量分别占一个年层雪冰中微粒总通量的73.6%、92.3%、97%,即初春季节沙尘暴对于各拉丹冬雪冰中微粒沉降贡献远大于夏.秋季节.结合NCAR/NCEP再分析资料.应用HYSPLIT-4模式模拟的不同季节5 d后向气团轨迹图表明,各拉丹冬峰冰川I区雪冰中不溶性微粒可能来源于中亚、南亚和青藏高原本身,其中影响最大的可能是青藏高原自身的沙尘源区,同时冰川区裸露基岩对雪冰中不溶微粒含量亦有贡献.     

青藏高原中汞的分布特征及影响因素——以典型海洋性冰川小流域为例

本研究以青藏高原典型海洋性冰川的雪冰-径流水为研究对象,分析讨论了雪冰-径流水中汞浓度变化趋势及控制因素.结果表明,贡嘎山冰川中雪、冰样品的THg浓度略高于全球背景值,而明永冰川以及米堆冰川的雪、冰、水样品均处于全球背景水平.3个冰川所有雪样、冰样、水样的THg浓度平均值分别为（4.78±5.99）ng/L、（1.72 ±1.15）ng/L、（1.31±0.91）ng/L.不同的环境介质中THg浓度变化总体表现为：雪 > 冰 > 水,其主要受颗粒汞沉淀作用及气态单质Hg挥发作用的控制.贡嘎山的径流水中THg浓度表现为六月最高（7.48±2.22）ng/L,十一月最低（1.39 ±0.27）ng/L.所有雪冰-径流水体系中HgP与THg存在极显著的正相关关系,雪中HgP/THg最高,其次为冰,最低为径流水.贡嘎山径流水中的HgP/THg及月均THg输出变化趋势受径流量和降雨量的影响.主成分分析表明了本研究区域雪冰中THg浓度主要受大气颗粒物沉降及季风传输的影响.此外,相比于其他2个冰川,贡嘎山冰川由于更加靠近人类活动密集区域,更易受到人类活动的影响.     

南极拉森北部冰架表面物质损失机制探讨

基于解密航片、光学遥感影像以及卫星雷达测高数据,完成一个较长时间序列的拉森A和B冰架的范围及表面高程变化监测.在此基础上,结合NCEP/NCAR夏季逐月平均气温数据和GPCP全球降水数据这两种气象数据来探讨拉森北部冰架表面物质平衡机制.结果表明：随着气温的升高,拉森A和B冰架自1968年以来总共消失了14 000km²的浮冰.当前,拉森A冰架已经完全消失,拉森B冰架仅存2 000km².伴随着冰架的持续崩塌与退缩,拉森北部冰架展现出高程持续降低的趋势,而且拉森A冰架的降低速度（-0.45m/a）明显高于拉森B冰架（-0.09m/a）.作为冰架表面物质平衡估算的两个主要参数,拉森A冰架的夏季平均气温从1968年的0.16℃升高到近期的0.84℃;拉森B冰架的夏季平均气温从1968年的0.04℃升高到近期的0.66℃.过去几十年的降水量变化对拉森北部冰架表面物质累积产生的影响很小,反倒是夏季温暖的降雨进一步加剧该地区的表面物质负平衡.对于持续崩塌与退缩型的拉森北部冰架来说,其高程降低除了受到冰架表面冰雪融化与再凝结导致的积雪致密化驱动外,还受到冰架后退导致的背向应力减少,进而导致的冰架物质输送加快的深刻影响.总之,在全球气候变暖的背景下,拉森A和B冰架的表面物质体现出越来越明显的负平衡趋势.     

近50年丝绸之路经济带中国境内冰川变化

冰川是丝绸之路经济带中国境内重要的水资源,对该区农业建设和经济发展至关重要。基于修订后的中国第一次冰川编目数据和最新发布的第二次冰川编目数据,对丝绸之路经济带中国境内冰川变化进行分析。结果表明：（1）丝绸之路经济带中国境内现有冰川22523条,面积25516.80 km²,冰储量约2592.85 km³,分别占我国冰川相应总量的46.37%、49.22%和57.39%,其中新疆维吾尔自治区冰川储量最为丰富,共计2366.25 km³。（2）丝绸之路经济带中国境内冰川以面积<0.5 km²的冰川数量最多,共计15519条,占冰川总数量的68.90%;面积则以介于1~5 km²冰川为主,共计6833.71 km²,占冰川总面积的26.78%;各山系的冰川退缩海拔高度不同,面积减少速度在各个高度带均有差异。（3）近50年间丝绸之路经济带中国境内冰川面积共减少4527.43 km²,变化百分比为-20.88%,有3114条冰川消失,冰川冰储量损失约419.35 km³。（4）丝绸之路经济带中国境内冰川变化整体呈现自西向东加快趋势,减少速率整体上有自西南向东北加快趋势;冰川朝北消失数量大于朝南消失数量,东北方向面积减少最多,东南方向面积减少最快。（5）近50年间丝绸之路经济带中国境内有暖湿化趋势,冬季气温升高速率大于夏季且降水增加幅度小于夏季的气候组合模式,不利于冰川的积累从而导致冰川退缩;冰川发育规模对冰川退缩也有一定影响,但各山系冰川变化驱动力具有空间差异。     

1977-2017年萨吾尔山冰川变化及其对气候变化的响应

利用1977年MSS和1989年、1998年、2006年TM及2017年OLI/TIRS遥感影像资料,通过目视解译和GIS技术,提取萨吾尔山地区五个时期的冰川信息,同时对研究区周边气温降水的趋势性和周期性进行分析,探讨该地区最近40年冰川对气候变化的响应。研究表明： （1）1977-2017年,研究区冰川总面积减小了10.51 km²,退缩45.72%,退缩速率为1.14%·a^-1,且冰川处于加速退缩阶段;（2）冰川规模越小,退缩越快;（3）南坡退缩速度最快,东南坡和西南坡次之,东北坡退缩最慢,冰川退缩率在5°~40°坡度大体呈现随坡度增大而增加的趋势;（4）研究区正处于气温上升期,降水增加期,降水量增加幅度不能弥补由气温升高造成的冰川消融,引起冰川退缩速率不断加快;（5）与其他因素主导区域的冰川相比,研究区冰川退缩率较高,面积较小的冰川占比较多是形成这一结果的另一因素。     

念青唐古拉山扎当冰川雪冰中不溶性有机碳含量及其辐射强迫研究

为了研究雪冰中不溶性有机碳(Water-insoluble Organic Carbon,WISOC)的含量及其辐射强迫作用,于2012年7月和8月对青藏高原南部纳木错流域扎当冰川90个表层雪冰样品中WISOC的含量进行了分析,采样期间利用地物光谱仪实地测量了反照率.结果表明,在消融季节(7—8月),扎当冰川表面被裸冰、老雪和新雪覆盖,以上3种消融情形下WISOC的平均含量分别为(1618.4±1236.0)、(432.3±329.7)和(183.7±158.0)ng·g-1,雪冰的融化导致WISOC等吸光性物质在冰川表面的富集,降低了冰川表面反照率.通过SNICAR模型(Snow,Ice,and Aerosol Radiative Modle)敏感性分析表明,3种情形下WISOC降低雪冰表面反照率(贡献率)分别为0.0020(6.8%)、0.0018(7.4%)和0.0010(2.1%),对应的WISOC的辐射强迫分别为1.14、1.34和0.81 W·m-2.平均地,WISOC对辐射强迫的影响超过了黑碳(BC)影响的20%,而在新雪覆盖条件下,WISOC对辐射强迫的影响甚至达到了粉尘影响的72.3%.因此,虽然雪冰中的WISOC的吸光能力相对于BC较弱,但所引起的雪冰表面反照率降低及冰川消融等效应不容忽视.     

Historical trends of heavy metal contamination and their sources in lacustrine sediment from Xijiu Lake, Taihu Lake Catchment, China

Concentrations of Cd, Cr, Cu, Pb, Zn and Hg in Xijiu Lake sediment from the Taihu Lake catchment, China, were analyzed. Their contamination state was investigated based on the geoaccumulation index and enrichment factors. Statistical analysis was used to differentiate the anthropogenic versus natural sources of heavy metals (HMs), and the anthropogenic accumulation fluxes were calculated to quantify anthropogenic contribution to HMs. The results indicated that the lake sediment had been heavily contaminated by Cd, enrichment of Zn and Hg was at a relatively high level, while that of Cu and Pb was in the lower-to-moderate level and Cr was in the low enrichment level. Sources of Cr in the sediment were mainly from natural inputs, while other metals, especially Cd, were predominantly derived from anthropogenic sources. In the past century, anthropogenic accumulation fluxes of Pb, Zn and Hg increased by 0.1-47.3 mg/(cm².yr), 2.4-398.1 mg/(cm².yr), and 3.7-110.3 ng/(m².yr), respectively, accounting for most inputs of HMs entering the sediment. The contamination state of HMs varied with industrial development of the catchment, which demonstrated that contamination started in the early 20th century, reached the maximal level between the mid-1970s and mid-1990s, and decreased a little after the implementation of constraints on high contamination industries, although the contamination of some HMs, such as Cd, Zn and Hg, is still at high levels.     

长江黄河源区冰川变化及其对河川径流的影响

以位于青藏高原长江源头的各拉丹冬地区和黄河源区的阿尼玛卿山地区冰川为例,利用两期遥感影像资料(长江源为1969年和2000年,黄河源为1966年和2000年),在地理信息系统技术的支持下分析研究区典型冰川作用区小冰期(LIA)、1969年(1966年)和2000年的冰川范围变化、冰川进退情况,在此基础上,运用由点到面的研究方法,外推整个长江和黄河源区近几十年来的冰川变化情况,并以沱沱河流域为例,分析了冰川变化对河川径流的影响。结果表明,长江源各拉丹冬地区1969～2000年冰川总面积减少了1.7%,而黄河源阿尼玛卿山地区冰川面积减少是长江源区的10倍,同期,长江源区冰川末端的最大退缩速率为每年41.5m,而黄河源区每年为57.4m,与黄河源区相比,长江源区冰川退缩速度不是太大,基本上处于稳定状态,且有前进冰川存在。20世纪60年代以来,江河源区冰川虽呈长期退缩的总趋势,但也出现过明显的前进,长江源区在1969年～1995年,黄河源区在1966年至1981年,大多数冰川处于前进状态或稳定。长江源区冰川转入退缩阶段的时间要比黄河源区晚约10a左右。冰川退缩使长江源区和黄河源区年均各自损失冰川水资源约0.7×108m³。由于长江源区冰川变化幅度小,虽冰川退缩使冰川融水径流量有所增加,但对径流的影响程度相对较小。